Первые известные инженерно-геологические изыскания датируются 1787 годом. За длительное время в конструкциях Успенского собора появились большие трещины и встал вопрос о ремонте собора. «Успенский собор исследовали губернский архитектор Лрезант и архитектор Буцци». По мнению этих специалистов, деформации в храме вызваны в основном неравномерным оседанием разновременных пристроек к собору из-за увлажнения фундаментов, которые не имели надежной отмостки. Архитекторы предложили заделать трещины положением клиньев железных, кирпичных или каменных с известью ее алебастром, смотреть, нет ли там пустот, засыпать ее крепко вбить землей, и все это вкопанное место наполнить глиной с довольным от стены скатом и потом намостить по-прежнему крепкую каменную брусчатку. Не известно, были ли выполнены в полном объеме рекомендации относительно устройства глиняного замка и каменной отмостки по всему периметру сооружения. Документально подтверждено только, что пришедшее в негодность к 1783 году мощение с лещадностью дикого камня на преддверии Успенского собора в 1789 г. было заново переложено.
Существующее инженерное хозяйство, а именно: ливневая канализация, дренажная система, сети отопительных каналов и другие вспомогательные сети находились в полуразрушенном состоянии, что усложняло общее инженерно-техническое состояние территории, приводило к ухудшению режима грунтовых вод, деформаций конструкций зданий, расположенных рядом с собором.
Поскольку главной причиной повышенной увлажненности грунтов было вытекание воды из водоносных коммуникаций, следовало выбрать наиболее безопасные средства прокладки инженерных сетей.
Лессовые грунты глубиной 8-12 метров под фундаментами Успенского собора создавали угрозу неравномерных деформаций в случае замокания, в связи с чем необходимо было создать практически бездеформативное основание собора. Как пишет О. В. Ситкарева, наличие в основании фундаментов Успенского собора лесных просадочных грунтов заставляет специалистов уделять первоочередное внимание разработке мероприятий, которые будут предотвращать увлажнение грунтов на участке строительства храма, то есть развития именно тех процессов, которые вызывают деформации конструкций сооружений.
В 1894 году проводилось дополнительное отопление на хоры. В то же время на Духовный собор были внесены предложения по изучению опыта устройства систем отопления и вентиляции в храмах других городов. В октябре 1900 p. Н.К. Берг разработал дополнительный проект на устройство отопления придела архид. Стефана Успенского собора. Проект был реализован в 1901 p., а уже в следующем 1902 p. Н. К. Берг разработал и проект на устройство вытяжных и дополнительных паропроводов. В 1904 г. старый паровой котел заменили, к новому котлу также подключили Благовещенскую церковь. Таким образом, устроенная в 1885 г. система отопления и вентиляции собора со временем была расширена и усовершенствована.
Во время взрыва храма в 1941 г. кирпичные галереи отопительной системы были частично разрушены и засыпаны. В процессе разборки завалов руин Успенского собора под руководством М. В. Холостенко в послевоенное время они были обследованы в пределах древнерусской ячейки храма.
Исследованиями было установлено, что главная галерея отопительной системы, пересекающая центральную часть храма с юга на север и с южной стороны, соединяла Успенский собор с подвалами Трапезной церкви и палаты, где был установлен паровой котел.
Общая длина участка главной галереи, которая была прослежена в 1962- 1963 гг., составляла около 51,5 м. С северной стороны в районе придела архидиакона Стефана за пределами древнерусской ячейки храма XI в. галерея была разрушена.
Главная галерея представляла собой сводчатую штольню в разрезе 85×140 см. В ней
С восточной стороны от основной галереи отопительной системы собора XIX в. ответвления соединялись с подпольем под алтарной частью храма, кирпичными сводами на кирпичных столбиках 43×43 см. высотой 35 см, устроенных через 90 см.
В стенах подземных галерей сделаны подпольные каналы отопления, люки которых (размером 27×54 см) выходили на уровень пола храма и были прикрыты металлическими решетками.
В 1982-1986 гг. во время проведения архитектурно-археологических исследований кирпичные подземные каналы отопительной системы собора XIX в. были вскрыты в четырех шурфах, в т.ч. у юго-западного столба подкупольного пространства, в местах расположения лестниц, которые вели на второй ярус с юга и с севера от западного входа в собор, а также еще один участок отопительной системы был открыт в северной части нартекса.
Подземная кирпичная галерея, пролегавшая в районе северной лестницы, находилась в неудовлетворительном состоянии, ее свод обвалился. Галерея была направлена на запад с плавным поворотом на север.
Участок галереи в месте расположения южной лестницы был в удовлетворительном состоянии.
Работы по изучению каналов отопительной системы были продолжены в 1997 г., когда расчистили и исследовали участок галерей в пределах древней ячейки храма длиной 100 м.
Позже, в начале работ нулевого цикла, были открыты и обследованы участки подземных галерей в районе западных ризалитов и в приделе архидиакона Стефана.
Вышеупомянутые кирпичные галереи бывшей отопительной системы собора были использованы при разработке современных сетей отопления и вентиляции собора.
